1.3.4資源調度算法
在大規(guī)模的虛擬機集群中，虛擬機數目和虛擬機的負載會隨用戶和應用的需求而經常變化，靜態(tài)的資源分配往往會使虛擬機產生資源浪費或資源不足的情況，因此，虛擬機需要進行動態(tài)的資源調度:在虛擬機數量偏少和平均負載偏低的情況下，將虛擬機集中遷移到較少的物理機上，并將一部分物理機停機，以達到節(jié)能和提高計算/能耗比的目的;在虛擬機數量偏多和平均負載偏高的情況下，啟動更多的備用物理機并進行負載平衡。同時，由于虛擬機中的應用負載會隨時間變化，因此應及時響應虛擬機負載的變化，適當為高負載的虛擬機分配更充裕的資源，以適應虛擬機對資源的需求。
資源調度算法的基石是虛擬機遷移算法。虛擬機遷移算法分為預拷貝、停機拷貝和后拷貝3個階段，目前有很多成熟的研究成果可以在100 ms內完成虛擬機的遷移。而資源調度算法的實現則更為復雜。總體上，資源調度算法的步驟如下:
1)獲取虛擬機集群中所有物理機與虛擬機的性能監(jiān)控數據，并針對不同類型資源的特點評估物理機與虛擬機的資源負載狀態(tài)。
2)根據評估指數值，選擇需要調度的虛擬機，并計算合適的目標結點，進行虛擬機的遷移。
3)列舉虛擬機集合中所有負載高于上限值的虛擬機，用最佳適應算法尋找調度后物理資源負載最高但不超過物理負載上限閡值的物理機，遷移虛擬機到此物理機上。
本文的云計算資源管理平臺使用的資源調度算法的典型流程如圖5所示。
圖5資源調度算法的流程
1.4主要功能
1)異構資源整合管理。災備中心有大量的異構資源，存在不同廠家、不同型號的主機和存儲設備，云計算資源管理平臺具備對異構資源進行整合管理的功能，通過統(tǒng)一的界面管理不同的資源。
2)資源按需申請、自動部署。云計算管理平臺為用戶提供資源按需申請的能力。用戶可通過云計算資源管理平臺的界面，提出資源使用需求，經過管理員審核批準后，云計算資源管理平臺自動為用戶創(chuàng)建所需的資源。
3)資源動態(tài)調度。云計算資源管理平臺以數量眾多的服務器和存儲設備為基礎，組成計算資源池和存儲資源池。云計算資源管理平臺會根據管理員指定的策略對資源進行動態(tài)調度，包含虛擬機遷移、集群彈性伸縮、無負載物理機轉入低功耗模式等，提高資源的利用率，降低總體能源損耗。
4)統(tǒng)一鏡像管理。云計算資源管理平臺能夠提供對鏡像文件的高效存儲、保證災備端鏡像和生產端版本的一致性、鏡像的冗余備份、歷史鏡像文件的歸檔等功能。
5)支撐災備中心特定業(yè)務。云計算資源管理平臺可根據災備中心數據驗證、數據演練等核心災備業(yè)務流程提供定制服務。
2 云計算平臺在電力系統(tǒng)災備業(yè)務中的應用場景
2.1總體介紹
云計算資源管理平臺對電力系統(tǒng)災備業(yè)務能夠起到重要的支撐作用。在電力系統(tǒng)災備中心，云計算資源管理平臺可以納管管控區(qū)和驗證區(qū)的所有設備，向各網省和運維系統(tǒng)提供統(tǒng)一的虛擬化數據驗證環(huán)境和管理軟件運行環(huán)境，從而提高災備中心的管理水平和數據驗證工作效率。
2.2災備數據管理
電力系統(tǒng)災備中心負責電力企業(yè)的企業(yè)資源計劃(entERPrise resource planning ERP)及管控、營銷、協(xié)同辦公、一體化平臺、生產管理、綜合管理等的結構化數據和非結構化數據的災備。生產端的數據通過網絡利用數據庫復制技術或存儲復制技術備份到災備中心高端存儲上，由災備中心統(tǒng)一負責管理，并開展常規(guī)性的數據備份和驗證工作從而保障災備數據的完整性和準確性。
2.3驗證區(qū)應用場景
電力系統(tǒng)災備中心驗證區(qū)的主要工作內容是為各災備網省公司驗證災備數據是否正確，使用云計算資源管理平臺納管災備中心驗證區(qū)的設備，并使用基于云計算資源管理平臺的數據驗證(簡稱云平臺驗證)方案，可以加快驗證周期，增多同時進行數據驗證的網省數量，在方便管理的同時提高資源利用率和驗證工作效率。
圖6, 7為災備中心現有驗證流程和云平臺驗證流程的對比。
從圖中可以看到，整體驗證流程涵蓋了資源的申請、分配、驗證、回收4大步驟，可以為網省公司提供完整的數據驗證服務。目前，災備中心沒有數據驗證支撐系統(tǒng)，驗證工作缺乏IT支持和流程管理，資源分配和回收環(huán)節(jié)完全依賴手工操作，耗時較長，效率較低，人工介入多且管理難度大，資源獨占導致使用利用率有限。而基于云計算資源管理平臺的數據驗證方式的使申請、分配、驗證、回收4大步驟形成閉環(huán)，極大提升了災備中心的數據驗證能力。具體分析如下:
圖6災備中心現有驗證流程
圖7災備中心云平臺驗證流程
1)申請。用戶(各網省公司)在云計算資源管理平臺提出數據驗證申請，云計算資源管理平臺負責申請過程的審批流程，使原有流程具備IT支撐。
2)分配。分配過程是災備中心工作量最大的一個步驟，在其中需要分配網絡資源，分配主機資源，提供存儲空間，配置網絡安全訪問，配置SAN網絡，安裝操作系統(tǒng)，安裝數據庫，導入驗證數據。云計算資源管理平臺通過使用虛擬化、模板化、自動化的技術，將以上步驟由平臺自動完成，災備中心只需要對用戶的申請進行審批，審批通過后根據用戶需求配置相應參數，云計算資源管理平臺就能自動地完成資源分配過程。
3)驗證。使用云計算資源管理平臺，由于虛擬化技術的引入，現有的資源可以提供給多個省公司同時使用，從而大大提高了資源的利用率和數據驗證工作的效率。
4)回收。由于網省公司使用的驗證資源為虛擬化資源，根據虛擬化技術的特點，可以不清空安裝內容，而將驗證環(huán)境保存在存儲中，只釋放使用的資源。網省公司未來驗證時可以繼續(xù)使用保存好的驗證環(huán)境，極大地節(jié)省了環(huán)境部署時間。
由此可見，使用云計算資源管理平臺在數據驗證的申請、分配、驗證、回收環(huán)節(jié)中，能顯著提高驗證效率，降低管理成本，提高資源利用率。表1為一些具體參數的對比。
表1 災備中心現有驗證方案和云平臺驗證方案性能對比
2.4平臺帶來的經濟效益和管理效益
云計算資源管理平臺將災備中心的IT基礎設施能力進行聚合，實現異構資源的整合管理，使得IT基礎設施資源可以按需分配和動態(tài)調度;在云計算環(huán)境中，通過對業(yè)務應用負載峰谷的計算，得出錯峰利用資源的方式，使資源在不同應用之間來回流動，將資源利用率保持在一個較高的水平上，提升IT基礎設施的整體承載能力;通過對現有應用和資源的優(yōu)化整合，可以空余出許多資源，大大節(jié)省未來的設備投資;使用統(tǒng)一的界面和流程提供自動化的資源安裝、部署、運維能力，減少運維人員的手工操作，減少資源運維和管理成本。
下面從應用運行和災備數據驗證2個方面對平臺帶來的經濟和管理效益進行具體的分析。
在應用運行方面，通過云計算資源管理平臺能夠以統(tǒng)一的方式部署、運行、維護和管理應用，極大地節(jié)省了管理成本，除此以外，云計算資源管理平臺實現了應用的隔離運行和資源的靈活調配，在顯著提高資源利用率的同時，保障了應用的安全穩(wěn)定運行。以上海災備中心為例，使用云計算資源管理平臺對管控區(qū)的x86服務器、HP服務器、IBM服務器進行納管，通過資源調配，應用隔離運行等技術手段，提高了同樣配置服務器的利用率，并且能夠同時承載更多網省展開驗證工作，經過初步研究，資源的利用率至少可以提高1倍。通過云計算技術的應用，節(jié)省了大量硬件采購成本，具有明顯的經濟效益。同時，平臺實現了運維流程的統(tǒng)一規(guī)范和部署方式的自動化，節(jié)省了人工投入的時間，極大地提高了運維效率，從而帶來了明顯的管理效益。
在災備數據驗證方面，使用云計算資源管理平臺后，優(yōu)化了數據災備的實際流程，縮短了驗證周期，增多了同時驗證網省公司的數量，提高了數據驗證的自動化水平。以上海災備中心為例，其驗證區(qū)的x86服務器、HP服務器、IBM服務器通過虛擬化技術、模板技術、驗證流程整合等技術手段能夠在同樣硬件資源能力的基礎上，承載更多網省公司同時進行驗證，這樣可以提高驗證效率，減少人工成本。本文對上海災備中心所納管的其中一個應用數量中等的網省進行了測試，原來數據驗證中分配環(huán)節(jié)所需時間從一周下降到一天，顯然易見，云計算資源平臺帶來了明顯的經濟效益。除此之外，以統(tǒng)一的方式申請數據驗證資源，自動化地分配和回收資源，能夠提高運維效率，規(guī)范驗證流程，從而帶來了明顯的管理效益。
云計算資源管理平臺在災備中心的定制應用可以說是云計算基礎設施即服務(infrastructure as a service IaaS)層在電力系統(tǒng)業(yè)務中的真正落地，切實將云計算技術與電力系統(tǒng)災備業(yè)務緊密相連，使災備業(yè)務由原來的手工操作模式轉變?yōu)榫邆銲T支撐的流程化、自動化模式，極大提高了電力系統(tǒng)災備業(yè)務的信息化水平。
3 結語
本文總結了電力系統(tǒng)災備中心信息化進程中出現的問題，提出了將云計算技術引入用以解決問題的具體思路，并就關鍵技術進行了討論。設計并實現了云計算資源管理平臺，該平臺實現了異構資源整合管理、資源按需申請、自動部署、資源動態(tài)調度和統(tǒng)一鏡像管理等功能。目前，平臺產品己經應用于災備中心的實際業(yè)務中，為電力系統(tǒng)數據級災備提供了有力支撐。
在未來，借助于云計算資源管理平臺，可以同時管理電力企業(yè)的多個不同災備中心資源池，達到多中心資源統(tǒng)一管理，提升災備中心IT基礎設施的承載能力，為實現多地集中式災備中心向一級數據中心的演化奠定基礎，同時也為電力系統(tǒng)后期面向應用級災備的演進奠定了良好的技術基礎。
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本文標題：云計算在電力系統(tǒng)數據災備業(yè)務中的應用研究（下）
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